Расчет мембранного расширительного бака | Вентпортал
РАСЧЕТ МЕМБРАННЫХ РАСШИРИТЕЛЬНЫХ БАКОВ (СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ)
Для определения рабочего объема мембранного расширительного бака необходимо определить суммарный объем системы отопления VL сложением водяных объемов котла, отопительных приборов и трубопроводов.
Ориентировочные значения содержания воды в системах отопления
| Вид отопительных приборов | Объем системы, литр/кВт |
| Конвекторы | 7,0 |
| Радиаторы | 10,5 |
| Греющие поверхности, совмещенные со строительными конструкциями (теплые полы) | 17,0 |
Объем расширительного бака V = (VL x E) / D, где
VL — емкость расширительной системы (емкость котла, всех труб и аккумуляторов тепла, если есть)
D — эффективность мембранного расширительного бака
1.
Однако емкость системы отопления вычислить достаточно сложно, поэтому приблизительный расчет можно получить, зная мощность системы отопления, использовав формулу — 1КW = 15 л.
Например: мощность котла для коттеджа 30 кВт, тогда емкость системы отопления (без теплоаккумулятора) VL = 15 х 30 = 450 л.
2. Расширение жидкости —
Если в системе в качестве теплоносителя используется этиленгликоль (тосол), то приблизительный расчет коэффициента расширения можно произвести по следующей формуле:
этиленгликоль
10% — 4% х 1,1 = 4,4%
20% — 4% х 1,2 = 4,8% и т.д.;
эффективность мембранного расширительного бака D = (PV — PS) / (PV + 1), где
РV — максимальное рабочее давление системы отопления (расчетное давление предохранительного клапана равно максимальному рабочему давлению), для коттеджей обычно достаточно
PS — давление зарядки мембранного расширительного бака (должно быть равно статическому давлению системы отопления; (0,5 бар = 5 метров)
Например: площадь коттеджа составляет 300 м², высота системы 5м, мощность котла 30 кВт, объем теплоаккумулятора 1000 л; тогда объем необходимого расширительного бака составит:
VL = 30 х 15 + 1000 = 1450 л.
PV = 2,5 бар; PS = 0,5 бар;
D = (2,5 — 0,5)/(2,5+1) = 0,57
V = 1450 х 0,04/0,57 = 101,75
Выбираем расширительный мембранный бак 110 л, давление зарядки 0,5 бар
Коэффициент увеличения объема воды/водогликолевой смеси в зависимости от температуры
| Т, °С | Содержание гликоля, % |
| 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 70 | 90 | |
| 0 | 0,00013 | 0,0032 | 0,0064 | 0,0096 | 0,0128 | 0,0160 | 0,0224 | 0,0288 |
| 10 | 0,00027 | 0,0034 | 0,0066 | 0,0098 | 0,0130 | 0,0162 | 0,0226 | 0,0290 |
| 20 | 0,00177 | 0,0048 | 0,0080 | 0,0112 | 0,0144 | 0,0176 | 0,0240 | 0,0304 |
| 30 | 0,00435 | 0,0074 | 0,0106 | 0,0138 | 0,0170 | 0,0202 | 0,0266 | 0,0330 |
| 40 | 0,0078 | 0,0109 | 0,0141 | 0,0173 | 0,0205 | 0,0237 | 0,0301 | 0,0365 |
| 50 | 0,0121 | 0,0151 | 0,0183 | 0,0215 | 0,0247 | 0,0279 | 0,0343 | 0,0407 |
| 60 | 0,0171 | 0,0201 | 0,0232 | 0,0263 | 0,0294 | 0,0325 | 0,0387 | 0,0449 |
| 70 | 0,0227 | 0,0258 | 0,0288 | 0,0318 | 0,0348 | 0,0378 | 0,0438 | 0,0498 |
| 80 | 0,0290 | 0,0320 | 0,0349 | 0,0378 | 0,0407 | 0,0436 | 0,0494 | 0,0552 |
| 90 | 0,0359 | 0,0389 | 0,0417 | 0,0445 | 0,0473 | 0,0501 | 0,0557 | 0,0613 |
| 100 | 0,0434 | 0,0465 | 0,0491 | 0,0517 | 0,0569 | 0,0621 | 0,0729 |
Вы можете скачать программу расчета по ссылке ниже:
Расширительный мембранный бак.
xls
Подбор, расчет расширительного бака для отопления
Оборудуя систему автономного отопления, стоит задуматься о приобретении специального расширительного бака, предназначенного поглощать избыточное давление, образующееся в результате расширения теплоносителя под воздействием высокой температуры. Установка такого оборудования требует серьезного подхода, особенно важно правильно выполнить расчет расширительного бака для отопления, так как именно от этого элемента будет зависеть работоспособность всей обогревающей системы закрытого типа, которые признаны наиболее эффективными, так как из-за отсутствия контакта с кислородом, вся система меньше подвержена коррозийным процессам и окислению.
Кроме того, именно закрытая отопительная сеть позволяет размещать расширительный бак в любом удобном для вас месте, в отличие от открытой, где бак должен находиться в самой верхней точке системы.
Для чего необходим такой бак и как он работает
Принцип работы устройства компенсирующего переизбыток давления теплоносителя не имеет каких-то сложных технических решений и весьма прост, но, несмотря на это, даже небольшая ошибка в расчете расширительного бака для отопления может привести к поломке оборудования и выходу из строя всей отопительной системы.
Бак разделен на две части, между которыми находится эластичная мембрана. В ходе изготовления бака в верхнюю — воздушную часть накачивается воздух, который создает начальное давление в расширительном баке отопления. Затем бак подключается к сети и в нижнюю камеру начинает подаваться вода из самой системы, в момент, когда эластичная мембрана становится в нулевое, спокойное положение и как бы ложиться на плоскость воды, отопительная система считается полностью заполненной и готовой к запуску.
В момент расширения воды в результате нагрева, теплоноситель начинает поступать в расширительный бак, тем самым воздействуя на мембрану, которая в свою очередь сокращается за счет сжатия заполненного в нее воздуха, таким образом увеличивая внутреннее пространство бака и принимая в него избыток теплонесущей жидкости. Как только теплоноситель остывает и возвращается к первоначальному объему, воздействие на мембрану прекращается и воздух в верхней камере не испытывая воздействия возвращает мембрану в спокойное положение, тем самым автоматически регулируя давления в системе.
Стоит отметить что, покупая расширительный бак системы отопления очень важно не ошибиться с выбором модели, так как слишком большой бачок не сможет создать достаточного давления в отопительной системе, а слишком маленький наоборот не примет весь избыток теплоносителя.
Как правильно рассчитать требуемый объем расширительного бачка
Дабы провести правильный и безошибочный расчет расширительного бака для отопления следует просчитать общий объем отопительной сети. Для этого требуется сложить объем обогревательного котла, общий объем всех труб связанных в отопительную систему, а также объем дополнительных обогревательных приборов, если они присутствуют.Формула для расчета объема расширительного бака K = (KE x Z) / N, в которой:
- КЕ — это общий объем всей отопительной системы;
- Z — постоянное значения расширения жидкости теплоносителя;
- N — величина эффективности мембранного бака.
Идеально точный расчет объема расширительного бака для отопления и всей отопительной системы произвести практически невозможно.
Ну а примерно он рассчитывается исходя из значения, что 1 кВт мощности отопительного оборудования равен 15 литрам объема теплоносителя. В целом получается, что средняя мощность для обычного дома равна 44 кВт. Исходя из этого, по формуле получается КЕ = 15х44 = 660л.Константа расширения жидкости около 4%, для систем в которых используется обычная вода с максимальной температурой нагрева 95 градусов Цельсия. Нередко в системы закачивается не вода, а этиленгликоль в разном процентном соотношении. В данном случае коэффициент расширения рассчитывается по формуле:
10% — 4% х 1,1 = 4,4%20% — 4% х 1,2 = 4,8%
Зачастую, результативность работы мембранного бачка указана производителем, но и самому ее рассчитать не сложно:
N= (DV-DS) / ( DV+1)
где: DV — наибольшее допустимое значения давления в системе, как правило, оно равно допустимому давлению предохранительного клапана и для обычных бытовых систем отопления редко превышает показатель в 2,5 — 3 бар.DS — это значения давления начальной зарядки мембранного бака исходя из постоянного значения в пол атмосферы на 5 метров протяженности отопительной системы.
В итоге получается, что если общая площадь помещения, в котором оборудуется система отопления, равна 400 кв. м., максимальная верхняя точка системы равна 5 м, и расчётная мощность оборудования 44 кВт, то требуемый объем бачка при таких значениях будет:
КЕ 44х15=660л.DV 2,5 бар; DS =0.5 барN (2.5 — 0.5) / (2.5+1) = 0.57K 660×0.04 / 0.57 = 46.2
Исходя из полученных данных, необходимо подбирать расширительный бак для отопления объемом 50 литров, с начальным давление в 0,5 бар. Например, мембранный бак Reflex NG 50.Также для стандартных элементов отопительной системы существуют стандартные примерные значения:
- Радиаторы около 10,5 л.
- Теплые полы и другие греющие поверхности 17,0 л.
- Конвекторы 7,0 л.
Коэффициент увеличения-расширения объёма воды и водогликолевой смеси в зависимости от температурных показателей:
°С | Содержание гликоля, % | |||||||
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 70 | 90 | |
0 | 0,00013 | 0,0032 | 0,0064 | 0,0096 | 0,0128 | 0,0160 | 0,0224 | 0,0288 |
10 | 0,00027 | 0,0034 | 0,0066 | 0,0098 | 0,0130 | 0,0162 | 0,0226 | 0,0290 |
20 | 0,00177 | 0,0048 | 0,0080 | 0,0112 | 0,0144 | 0,0176 | 0,0240 | 0,0304 |
30 | 0,00435 | 0,0074 | 0,0106 | 0,0138 | 0,0170 | 0,0202 | 0,0266 | 0,0330 |
40 | 0,0078 | 0,0109 | 0,0141 | 0,0173 | 0,0205 | 0,0237 | 0,0301 | 0,0365 |
50 | 0,0121 | 0,0151 | 0,0183 | 0,0215 | 0,0247 | 0,0279 | 0,0343 | 0,0407 |
60 | 0,0171 | 0,0201 | 0,0232 | 0,0263 | 0,0294 | 0,0325 | 0,0387 | 0,0449 |
70 | 0,0227 | 0,0258 | 0,0288 | 0,0318 | 0,0348 | 0,0378 | 0,0438 | 0,0498 |
80 | 0,0290 | 0,0320 | 0,0349 | 0,0378 | 0,0407 | 0,0436 | 0,0494 | 0,0552 |
90 | 0,0359 | 0,0389 | 0,0417 | 0,0445 | 0,0473 | 0,0501 | 0,0557 | 0,0613 |
100 | 0,0434 | 0,0465 | 0,0491 | 0,0517 | 0,0543 | 0,0569 | 0,0621 | 0,0729 |
Калькулятор расчета объема расширительного бака для системы отопления
Системы отопления не могут работать без теплоносителя – это известно каждому.
А любая жидкость при нагреве расширяется и ей требуется куда-то деваться. Для этого и предназначен расширительный бачок. Независимо от того закрытого типа отопление или открытого – без этой детали не обойтись. Самое главное – это рассчитать необходимый объем бака для каждой конкретной схемы. Можно это сделать и самостоятельно, но есть опасность ошибки в вычислениях. Для этой цели мы предлагаем воспользоваться онлайн-калькулятором расчета объема расширительного бака для системы отопления, что упростит работу и исключит неверный результат.
Читайте в статье
Калькулятор расчета объема расширительного бака для системы отопления
Как пользоваться онлайн-калькулятором
Сложностей в работе возникнуть не должно. Необходимо лишь правильно заполнить все поля. Сначала указываем мощность котла отопления – эти данные есть в технической документации. Дальше нужно отметить применяемый теплоноситель – это может быть вода или антифриз, после чего остается внести данные о максимальном давлении, при котором срабатывает предохранительный клапан и давлении подкачки воздушной камеры.
С этим сложностей возникнуть не должно.
Программа выдает точный результат по объему расширителя в литрах, все четко и понятно.
Вот так выглядит расширительный бак в разрезеНекоторые пояснения к расчетам
]]]]]]>]]]]>]]>
Вычисления онлайн-калькулятором производятся по формуле:
Vb = Vt × Kt / F, где
- Vb — необходимый объем расширителя;
- Vt — объем теплоносителя в системе;
- Kt — повышающий коэффициент, который принимает во внимание расширение теплоносителя при нагреве. Может зависеть от различных параметров и изменяется нелинейно. В программе уже заложены все данные и алгоритмы, что означает, что самому пользователю производить сложные вычисления не нужно;
- F — так называемый вычисляемый коэффициент эффективности мембранного расширительного бака. Он выражается следующей зависимостью: F = (Pmax – Pb) / (Pmax + 1).
При этом: - Pmax — максимальное давление системы при котором срабатывает предохранительный клапан. Эти данные можно найти в технической документации отопительного оборудования;
- Pb — давление в воздушной камере. Она изначально может быть накачана – в этом случае данный параметр можно найти в технической документации. В любом случае давление можно изменять самостоятельно до необходимого, подкачивая камеру насосом или же стравливая воздух через специальный клапан.
При этом:ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? Поддержите нас и поделитесь с друзьями
Калькулятор расчета объема расширительного бака для системы отопления
Система отопления закрытого типа имеет немало преимуществ. Она намного компактнее, так как не требует соблюдения правила установки расширительного бака в высшей точке, легче поддаётся регулировкам, работает экономичнее, а теплоноситель не испаряется и не контактирует с воздухом, то есть не насыщается кислородом, что очень важно для долговечности металлических элементов котла и радиаторов.
Компенсация температурного расширения воды происходит за счет установки мембранного расширительного бака, который может быть смонтирован, например, на «обратке» в непосредственной близости от котла. Необходимо лишь правильно определиться с параметрами этого важного элемента системы. В этом нам поможет калькулятор расчета объема расширительного бака для системы отопления.
Необходимые разъяснения по выполнению вычислений – ниже самого калькулятора.
Калькулятор расчета объема расширительного бака для системы отопленияПерейти к расчётам
Пояснения по проведению вычислений объема бакаПонятно, что при монтаже системы отопления, особенно в условиях дефицита места, хочется по максимуму сэкономить свободное пространство. Тем не менее, объем расширительного бака не может быть меньше расчетного значения.
В основу расчета положена следующая формула:
Vb = Vt × Kt / F
Vb — рассчитываемый объем расширительного бака.
Vt — объем теплоносителя в системе.
Как быть с ним?
- Практический способ – засечь по водомеру во время пробного заполнения системы.
- Самый точный способ – просуммировать внутренние объемы всех элементов системы – котла, труб, радиаторов и т.п.
- Простейший «теоретический» метод — не боясь совершить серьезную ошибку, можно принять соотношение 15 литров теплоносителя на каждый киловатт мощности котла отопления. Именно эта зависимость и заложена в калькулятор расчета.
Kt — коэффициент, принимающий во внимание тепловое расширение применимого теплоносителя. Этот показатель зависит от содержания в теплоносителе антифризных добавок, и изменяется и с процентным соотношением этих добавок, и с ростом температуры, причем — нелинейно. Существуют специальные таблицы, но в нашем случае эти данные уже внесены в калькулятор – из расчёта среднего нагрева теплоносителя до +70÷80 ºС (это наиболее оптимальный режим работы автономной системы отопления).
Если в системе применяется вода, то это необходимо отметить в соответствующем поле калькулятора.
Цены на расширительные баки для системы отопления
расширительный бак для системы отопления
Что может использоваться в качестве теплоносителя?
Для частных домов, которые могут оставляться хозяевами в зимнее время на длительное время с выключенным отоплением, целесообразнее применять незамерзающие жидкости – антифризы. О разнообразии теплоносителей для систем отопления, об их свойствах, достоинствах и недостатках – в специальной публикации нашего портала.
F — так называемый коэффициент эффективности мембранного расширительного бака. Он выражается следующей зависимостью:
F = (Pmax – Pb) / (Pmax + 1)
F — вычисляемый коэффициент эффективности бака.
Pmax — максимальное давление в системе, которое соответствует порогу срабатывания аварийного клапана в «группе безопасности».
ЭтоТ параметр обязательно указывается в паспортных данных котельного оборудования.
Pb — давление подкачки воздушной камеры расширительного бачка. Изделие может поступать уже предварительно накачанное – тогда этот параметр будет указан в паспорте. Впрочем, эту величину можно и изменять – воздушная камера поДкачивается, например, автомобильным насосом, или, наоборот, из нее стравливается избыточный воздух – для этого на баке имеется специальный ниппель. Как правило, в автономных системах отопления рекомендуют закачивать воздушную камеру до уровня одной – полутора атмосфер.
Какие еще элементы обязательны в системе отопления закрытого типа?
Чтобы правильно спланировать и смонтировать отопление в доме или квартире, необходимо знать его устройство и взаимосвязь всех основных приборов и элементов. Подробно о системе отопления закрытого типа рассказывает специальная публикация нашего портала.
инструкция для новичков и специалистов
Автор Евгений Апрелев На чтение 4 мин.
Просмотров 2.7k.
Экспанзомат, или как его привыкли называть, расширительный резервуар, является важнейшим элементом любой автономной системы отопления (СО). Назначение данного устройства – компенсация теплового расширения и пополнение незначительных утечек теплоносителя. Если объем данной емкости будет слишком большой, то будет практически невозможно создать необходимое давление в СО. Слишком маленький резервуар может не принять в себя излишки теплоносителя. Именно поэтому так важно правильно подобрать объем расширительного бака для отопления. О методиках расчета экспанзомата и пойдет речь в данной публикации.
Конечным итогом вычислительных операций является: определение объема бака; минимального диаметра подводящей трубы; значение начального давления в устройстве и рабочее давление в системе.
Сегодня, существует три основные методики расчета объема расширительного бака для отопления: калькуляторы, размещенные на специализированных сайтах, программное обеспечение и самостоятельный расчет при помощи формул.
Формула расчета экспанзомата
На первый взгляд – это сложно и занимает много времени. На самом деле, выполнить данные вычисления способен любой человек, знающий таблицу умножения.
Vбака = (Vсист * k) / N
где:
Vсист –объём всей СО.
K–температурный коэффициента жидкости в СО
N – величина эффективности экспанзомата.
Первое, что понадобиться сделать – это рассчитать объем теплоносителя в системе. Сделать это можно:
- закачав ее водой (гликолевым антифризом), после чего слив и измерив объем жидкости (при помощи расходомера или измерительной емкости).
- рассчитав объем самостоятельно.
Первый способ требует много времени и сил.
Второй способ не требует трудозатрат. Рассчитывается общий объем СО исходя из мощности теплогенератора.
Важно! На 1 кВт мощности котельной установки требуется экспанзомат с емкостью 15 л.
Например: мощность котлоагрегата в СО – 30 кВт. Исходя из этого, общий объем системы будет равняться: 30 кВт х 15л. = 450 л.Итак: первая величина для расчета объема расширительного бака для отопления (Vсист) = 450л.
Второе значение (К) является постоянной величиной. Выяснить ее можно через справочную литературу.
Важно! Для воды константа равна 4%, для 10-ного этиленгликоля, – 4,4%; для 20%-ного 4,8%; Величина действительна для СО, в которых теплоноситель разогревается до 95°С.
На таблице представлена зависимость теплового расширения гликолевых антифризов от температуры нагрева и процентного содержания активного вещества в водном растворе.
Третье значение (N), чаще всего, хорошие производители указывают в документах к эспанзомату.
Если данных нет, то произведем вычисления самостоятельно по формуле:
N = (Pmax — Pn) / (Pmax + 1)
где:
Pmax – значение максимально допустимого давления в СО.
Важно! В автономных СО квартир и частных домов, верхние пределы давления находятся в пределах 2,5-3 кг/см2. Для того чтобы узнать точное максимально допустимое давление необходимо посмотреть настройку предохранительного клапана в группе безопасности.
Pn – начальное давление в емкости. Расчет делается исходя из 0,5 кг/см2 на каждые 5м высоты СО.
Например: теплоноситель – вода; высота системы не более 5м.; допустимое давление 3 кг/см2 тогда:
N = (3 — 0,5) / (3 + 0,5) = 0,71
Теперь, имея на руках исходные данные, можно начинать вычисления.
K = (450л x 0,04) / 0,71 = 25,35л
Совет: при вычислении объема экспанзомата в СО с водой в качестве теплоносителя, увеличьте расчетные значения на 15-20%.
Если в СО будет циркулировать антифриз, то увеличьте расчетный показатель емкости расширительного бака на 50%.
Правила выбора экспанзомата
Большинство застройщиков, особенно тех, кто впервые сталкивается с созданием автономных СО, интересует вопрос: «Как выбрать расширительный бак для системы отопления?»
Грамотный подбор данного устройства можно условно разбить на четыре этапа. Алгоритм следующий:
- Определите необходимый тип экспанзомата. Тут все просто: для открытых СО – открытый бак; для закрытых – мембранный (баллонный) резервуар.
- Рассчитайте необходимый объем резервуара.
Обратите внимание на качество изделия. Важными моментами являются: качество металла корпуса и окраски, которая должна защищать устройство от коррозии; наличие регулируемого подрывного клапана; характеристики мембраны и наличие международного сертификата качества.
Совет: Сегодня, в широком ассортименте представлены баки со сменной мембраной.
Если позволяют средства рекомендуем выбрать именно такую модель.- Определитесь с дизайном, размерами и формой устройства.
Если позволяют средства рекомендуем выбрать именно такую модель.На российском рынке климатической техники есть емкости различного объема, горизонтальной или вертикальной ориентации, рассчитанные на разное рабочее и максимальное давление. Обратите внимание на цвет устройства: синий – для водяной системы; красный – для СО.
И последнее. Подбор расширительного бака для отопления – это достаточно ответственный процесс, от которого зависит стабильность работы СО. Доверьте выбор профессионалам.
назначение, расчет объема, правила установки
Расширительные баки применяются во всех схемах систем индивидуального отопления. Главное назначение расширительного бака — это компенсация объема системы отопления вызванное тепловым расширением теплоносителя.
Особенности бака открытой системы отопления
Дело в том, что объем теплоносителя при увеличении температуры увеличивается и если не предусмотреть дополнительную емкость куда бы избыточный объем мог бы уместится, то в системе отопления давление может возрасти на столько, что произойдет прорыв.
Для устранения избыточного давления системы применяют расширительный бак.
Ко всему сказанному расширительный бак открытой системы отопления отличается от баков, предназначенных для закрытых систем. В закрытых системах используются баки, не сообщающиеся с атмосферой. В открытой системе применение такого бака невозможно, так как избыточное давление в баке будет создавать большое сопротивление циркуляции теплоносителя. Поэтому для открытых систем отопления применяют открытые баки.
Отсюда возникает большой недостаток открытых систем отопления — это испарение теплоносителя из бака. Как следствие периодически необходимо контролировать уровень теплоносителя в баке и в случае необходимости восполнять потери. Кроме того, для открытых систем отопления важно не только, чтобы бак мог сообщаться с атмосферой, но и правильный расчет объема бака и грамотная установка, и подключение к системе отопления.
Расширительный бак открытой системы отопления компенсирует тепловое расширение теплоносителя.
Для снижения сопротивления циркуляции теплоносителя расширительный бак сообщается с атмосферой. Естественно это вызывает испарение теплоносителя. Поэтому расширительные баки для открытой системы изготавливают с крышкой. Она обеспечивает возможность долива теплоносителя.Расчет объема открытого расширительного бака
Традиционно объем расширительного бака определяют, как 5% объема всей системы отопления. Это связано с тем, что при увеличении температуры воды до 80 градусов ее объем увеличивается приближённо на 4%. Прибавив к этому небольшое пространство чтобы, вода не переливалась через края бака еще 1%, в сумме получаем величину объема расширительного бака в процентном соотношении от объема всей системы отопления.
Если в открытой системе применяется другой теплоноситель, то следует скорректировать объем бака исходя из величины температурного расширения применяемого теплоносителя.
Больше всего сложностей возникает с подсчетом объема теплоносителя в системе отопления. Для подсчета объема системы необходимо просуммировать внутренний объем всех элементов системы труб радиаторов, отопления и котла. Так же объем системы можно определить косвенно по мощности котла, исходя из того, что 1 Квт мощности котла необходим для подогрева 15 литров теплоносителя.
Объем расширительного бака равный 5% от объема всей системы отопления это теоретический объем. В реальности к теоретическому объему расширительного бака необходимо добавить объем теплоносителя, который будет испаряться, например, из расчета долива раз в неделю или месяц, это примерно 2% от объема системы отопления.
Установка и подключение открытого расширительного бака
В отличии от закрытого расширительного бака, для открытого существуют определенные правила. Самое важное правило – бак должен быть расположен выше всей системы отопления. В противном случае по принципу сообщающихся сосудов из него будет вытекать вода. Это обстоятельство и приводит за частую к отказу от устройства системы отопления открытого типа, т.к. не всегда удается удобно установить расширительный бак.
Второй важной особенностью является то, что бак должен быть подключен к обратке. Дело в том, что на обратке температура воды меньше, а, следовательно, вода будет медленнее испаряться. Кроме того, учитывая не высокую температуры воды в обратке, соединить расширительный бак с системой можно с помощью прозрачного шланга, что облегчит контроль количества воды в системе.
Часто расширительный бак открытой системы отопления устанавливают на чердаке здания это экономит место жилого пространства. Однако на неутепленном чердаке будут большие потери тепла, что увеличит затраты на отопление. Расширительный бак должен быть установлен не только в самой верхней точке, его место расположение должно позволять доливать и контролировать уровень теплоносителя.
Дополнительно у расширительного бака могут быть предусмотрены специальные патрубки для исключения перелива и контроля уровня воды в баке.
Расширительный бак системы отопления один из важнейших элементов системы. Его главная функция — это предохранение системы отопления от избыточного давления теплоносителя. Кроме того, через расширительный бак происходит наполнение системы и дозаправка, а также контроль уровня теплоносителя в системе. Чтобы система отопления работала стабильно и не требовалось постоянного ухода необходимо правильно рассчитать объем расширительного бака и установить его в самой высокой точке системе, при этом оставив бак в доступности для обслуживания и доливки теплоносителя.
Расчёт объёма расширительного бака для отопления
Опубликовано: 12 января 2016 г.
В системах индивидуального отопления, раньше, в основном, применялись расширительные баки с свободным переливом жидкости, или открытого типа. Они просты в изготовлении, и не сложны, в их конструкции. Обычно, это бак прямоугольной формы, с открытым верхом, или с закрытым. В такой бак, вварены минимум две трубки: одна для поступления в сосуд расширяемой жидкости из системы отопления (расположена в нижней части бака), вторая трубка служит для ввода и вывода воздуха, и при необходимости, для сброса излишков жидкости из системы отопления. Вторая трубка располагается в верхней части бака для излишков разогретой жидкости, открытого типа. Ещё она (верхняя трубка) выполняет роль «контрольки» наполнения системы отопления, при её запитке, или до-запитки.
В нынешнее время, более широко распространены расширительные баки закрытого типа. Ёмкости такого типа рассчитаны на работу под определённым давлением. Об устройстве расширительного бака есть статья на этом сайте, при желании можете ознакомиться. Бак закрытого типа состоит из ёмкости с резиновой мембраной или «грушей», и в него закачано определённое давление воздуха (обычно, заводское давление – 1.5 Bar).
Посмотрите видео, демонстрирующее принцип работы расширителя.
Но, так как речь в этой статье не об их конструкции, а о принципе действия и расчёте нужного объёма, то перейдём к этим понятиям. Для определения рабочего объёма расширительного бака, как открытого, так и закрытого, нам понадобятся некоторые исходные данные. В статье приведен пример расчёта для системы отопления, заполненной водой. Если у вас что-то иное, то эти расчёты не подойдут.
Нам нужны следующие данные:
- Температурный диапазон системы отопления
- Объём жидкости в системе
- Данные о коэффициенте расширения воды
- Статическая высота расположения расширительного бака
- Коэффициент запаса объёма бака (равен 1.25 %)
Приступаем к расчёту.
Первое, это необходимо определить коэффициент расширения воды в системе отопления. Для этого нам пригодится такая вот таблица, с рассчитанными данными расширения, для конкретных диапазонов температур.
Подойдёт нам диапазон от 10 до 90 градусов по Цельсию, коэффициент расширения для этих температур равен 3.58 %.
Объём жидкости в системе примем за 150 литров (Vсис = 150 литров).
Так как заводское давление внутри расширительной ёмкости равно 1.5 Bar, то примем его за предварительное давление расширителя — Pmin. Максимальное рабочее давление Pmax принимаем за 3 Bar (в примере используем наиболее подходящие цифры, для реальных проектов, подходящие для 1 – 2-х этажных домов или квартир).
Итак: Объём расширяемой жидкости –
Vрасш = 150 л. Х 3.58 %/ 100% = 5.37 литр.
Объём запаса:
150 Х 1.25 % / 100 % = 1.875 литр.
Итого:
V = 5.37 + 1.875 = 7.245 литр.
Обратите внимание, что коэффициент запаса объёма бака мы приняли, для простоты, за 1.25 %. Его можно высчитать персонально, используя формулу: Pmax— Pmin / Pmax (наши данные: 3 – 1.5 / 3 = 0.5 %)
Наиболее подходящим и разумным, в нашем случае, подойдёт расширительный бак объёмом в 8 литров.
Эти расчёты подойдут и для определения расширительного бака открытого типа.
Заходите к нам ещё!
Всего доброго.
Определение размеров расширительных баков для горячей воды
Расширительные баки требуются в системах отопления, охлаждения или кондиционирования воздуха, чтобы избежать недопустимого повышения давления в системе, когда вода расширяется во время нагрева.
Взрывная сила перегретой воды
- 1 фунт (0,45 кг) нитроглицерина> 2000000 фут-фунтов f (2700000 Дж)
- 1 фунт (0,45 кг) из вода, выделившаяся в пар> 750000 фут-фунтов f (100000 Дж)
Расширительные баки обычно имеют конструкцию
- открытых баков
- закрытых баков сжатия
- мембранных баков
Чистое расширение объем воды при нагревании может быть выражен как
V net = (v 1 / v 0 ) — 1 (1)
V net = объем расширения воды ( футов 3 , м 3 )
v 0 = удельный объем воды при начальной (холодной) температуре (футы 3 / фунт, м 3 / кг)
v 1 = удельный объем воды при рабочей (горячей) температуре (футы 3 / фунт, м 3 / кг)
Открытые расширительные баки
Требуемый объем открытого расширения бак может быть выражен как
V et = k V w [(v 1 / v 0 ) — 1] (2)
V et = требуемый объем расширительного бака (галлон, литр)
k = коэффициент безопасности (обычно примерно 2)
V w = объем воды в системе (галлон, литр)
v 0 = удельный объем вода при начальной (холодной) температуре (футы 3 / фунт, м 3 / кг)
v 1 = удельный объем воды при рабочей (горячей) температуре (футы 3 / фунт , м 3 / кг) 90 009
Обратите внимание, что в открытом расширительном баке свежий воздух постоянно поглощается водой и имеет тенденцию вызывать коррозию системы.Открытые расширительные баки также должны быть расположены над самым высоким нагревательным элементом, как правило, на крыше зданий, где они могут подвергаться замерзанию.
Закрытые расширительные баки для сжатия
Закрытые компрессионные баки могут быть спроектированы как регулируемые расширительные баки
- — воздух откачивается или нагнетается в баки с помощью автоматических клапанов для регулирования давления в системе при повышении или понижении температуры и расширения воды
- амортизирующие резервуары с насосом под давлением — вода откачивается или нагнетается в системы для компенсации повышения или понижения температуры
- Компрессионные резервуары с закрытыми объемами газа — резервуары содержат определенные объемы газа, который сжимается при повышении температуры и объемов системы
Требуемый объем в закрытом расширительном баке
V et = k V w [(v 1 / v 0 ) — 1] / [(p a / p 0 ) — (p a / p 1 )] (3)
где 9 0003
p a = атмосферное давление — 14.7 (psia)
p 0 = начальное давление системы — холодное давление (psia)
p 1 = рабочее давление системы — горячее давление (psia)
- начальная температура 50 o F
- начальное давление 10 фунтов / кв. Дюйм изб.
- максимальное рабочее давление 30 фунтов на кв. Дюйм w [(v 1 / v 0 ) — 1] / [1 — (p 0 / p 1 )] (4)
- начальная температура 50 o F
- начальное давление 10 psig
- максимальное рабочее давление 30 psig
- коэффициент безопасности прибл. 2
- коэффициент приемки прибл. 0,5
Пример — Объем в открытом расширительном баке
Система с 1000 галлонов воды нагревается с 68 o F до 176 o F .
Минимальный объем расширения в открытом расширительном баке с коэффициентом безопасности 2 можно рассчитать как
V et = 2 (1000 галлонов) [((0,01651 футов 3 / фунт) / (0,01605 футов) 3 / фунт)) — 1]
= 57 (галлонов)
Размеры расширительного бака | Компания Wessels
Размер резервуара
Онлайн-калькулятор размеров расширительного бака
Быстро и легко измерьте размер резервуара из любого веб-браузера с помощью нашего калькулятора размера резервуара.Рассчитывайте предлагаемые модели, просматривайте и загружайте отчеты и запросы расценок по электронной почте с помощью этого простого веб-приложения. Совместимость с Mac и ПК.
Нужна помощь? Ознакомьтесь с руководством по определению размеров резервуаров Web
Размер мобильного резервуара
Вы также можете определить размер своей работы на ходу с помощью любого мобильного устройства iOS или Android. Просто нажмите на ссылку на телефоне ниже или выполните поиск «Wessels» в магазине iTunes или Google Play.
Загрузить приложение для телефона iOS
Загрузить приложение для телефона Android
Как определить размер резервуара?
Бак можно рассматривать как сосуд с воздухом и водой.Целью определения размера резервуара является обеспечение достаточного размера воздушной стороны, чтобы при помещении в резервуар необходимого количества воды воздух не сжимался до давления, превышающего расчетное давление системы.
Выберите справочную страницу в формате PDF из приведенного ниже списка резервуаров для помощи в выборе размера вашего резервуара высокого давления.
Что такое «Приемочный объем»?
Допустимый объем — это объем воды, на который рассчитан резервуар. В резервуаре-дозаторе приемный объем — это объем воды, который он предназначен для удержания, и он меньше, чем общий размер резервуара.Имейте в виду, что в резервуаре находится сжатый воздух, поэтому заполнить водой весь резервуар невозможно.
Некоторые баки-дозаторы имеют «полный приемный объем». Это означает, что в случае потери воздуха в резервуаре, баллон сможет принять полный объем резервуара без необратимого повреждения.
Краткий обзор танков Wessels
Воспользуйтесь этим кратким руководством, чтобы найти подходящий резервуар для ваших нужд.
Цистерны, не соответствующие ASME
Резервуары ASME
Резервуары ASME
HVAC Котел
Чиллер
Замкнутый контурТЕРМИЧЕСКИЙ Водонагреватели
Hot Potable
Открытая системаГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ Усилитель давления
Cold Potable
Открытая системаСжатие NA Под заказ NAG Мембрана НТА ТТА FXT Съемный мочевой пузырь NLAP
NLATXA FXA Программное обеспечение Wesselect для определения размеров резервуаров (больше не поддерживается)
Наш старый пакет программного обеспечения для определения размеров резервуаров (только для Windows) может быть несовместим с вашей системой.Мы рекомендуем использовать наш новый калькулятор размеров резервуаров. Однако, если вы хотите использовать наше старое программное обеспечение, вы можете загрузить его ниже.
Скачать (32 МБ)
Руководство по проектированию расширительного бака, Определение размера и выбор расширительного бака для системы водяного горячего водоснабжения
Раздел 4.0: Определение размера расширительного бака
После выбора типа расширительного бака необходимо определить значения, которые будут использоваться в уравнении, соответствующем типу расширения.В этом разделе будет обсуждаться каждая из переменных, так что вы можете определить значения для каждой переменной в различных ситуациях.
4.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
Значения температуры используются для определения «дельты Т» и значений удельного объема, обсуждаемых в следующем разделе. Вы должны найти самые низкие и самые высокие температуры, которые могут возникнуть в системе водяного горячего водоснабжения.
Низкая температура: Низкая температура — это температура в системе, которая возникает, когда генератор горячей воды выключен, а в здании самые низкие температуры.Таким образом, низкая температура будет зависеть от местоположения, но должна находиться в диапазоне, показанном ниже.
- Низкая температура: от 32 F до 70 F
Если гидравлическая система горячего водоснабжения представляет собой смесь гликоля, то самая низкая температура может отличаться от указанной ранее. Добавление гликоля в горячую воду позволяет снизить температуру из-за более низкой точки замерзания гликоля.
Высокая температура: Высокая температура — это температура, которая возникает при включении насоса (-ов) горячей воды и генератора (-ов) горячей воды.Когда гидравлическая система горячего водоснабжения включена, гидравлическая горячая вода может достигать максимальной температуры на выходе генератора горячей воды. Генераторы горячей воды с низкой температурой обычно имеют максимальную температуру 250 ° F. Генераторы средней горячей воды могут производить температуру до 350 ° F, а генераторы высокой температуры горячей воды могут производить температуру до 400 ° F.
4.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ОБЪЕМА
Значения удельного объема определяются на основе данных о свойствах жидкости.Калькулятор расширительного бака включает значения удельного объема воды и различных смесей полипропиленгликоля и полиэтиленгликоля.
Значения давления пара указаны в PSIA
Значения удельного объема также можно найти в Основах ASHRAE для воды и на следующем веб-сайте для смесей гликоля.
4.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ДАВЛЕНИЯ
Калькулятор расширительного бака требует ввода трех значений давления: (1) минимальное давление, (2) максимальное давление и (3) давление предварительной зарядки. Каждое из этих значений будет обсуждаться ниже, но сначала вы должны понять разницу между манометрическим давлением и абсолютным давлением, а также термины, давление пара и точку отсутствия изменения давления.
Манометрическое давление — это давление без добавления атмосферного давления.Например, манометрическое давление 0 фунтов на квадратный дюйм соответствует давлению в 1 атмосферу или (14,7 фунтов на квадратный дюйм). Термин «абсолютное давление» означает атмосферное давление.
Рис. 4. Не забудьте преобразовать манометрическое давление в абсолютное перед использованием уравнений расширительного бака. 4.3.1 ДАВЛЕНИЕ ПАРА
Давление пара или абсолютное давление помогает выбрать минимальное давление, необходимое в системе.Давление пара зависит от температуры воды. С повышением температуры увеличивается и давление пара. Например, давление пара воды при 85 F составляет примерно 1,4 фута напора, а давление пара воды при 200 F составляет примерно 26,6 фута напора. Давление пара — это минимальное давление, необходимое для удержания воды в жидкой форме. Например, если давление воды при 200 F изменить до 20 футов напора, вода испарится. Давление пара определяется автоматически в зависимости от типа жидкости и температуры жидкости.
Рис. 5: При повышении температуры динамическая вязкость уменьшается, а давление пара увеличивается. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для получения дополнительной информации о температурах от 32 F до 420 F. Давление водяного пара в горячей воде в зависимости от температуры
4.3.2 ТОЧКА БЕЗ ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
Часто вы слышите, что расширительный бак — это точка, в которой давление в системе не изменяется.Это правда, но предполагается, что температура не меняется. Давление в расширительном баке не изменится при включении или выключении насоса в системе, но температура останется прежней. При рассмотрении следующих вопросов для обсуждения определения низкого / минимального и высокого / максимального давления помните, что давление в расширительном баке является функцией температуры, а не насоса.
4.3.3 НИЗКОЕ / ДАВЛЕНИЕ ЗАПОЛНЕНИЯ
Низкое давление — это минимальное давление в системе для выполнения наиболее строгих требований из следующих трех ограничений: (1) 10 фунтов на кв. или (3) больше, чем давление пара горячей воды при самой высокой температуре во всех точках системы.
(1) Ограничение по высоте: низкое давление или давление заполнения — это давление, необходимое в точке заполнения, необходимое для заполнения всей системы трубопроводов и достижения 10 фунтов на кв. Дюйм в самой высокой точке трубопровода, чтобы предотвратить попадание воздуха в воду / раствор. При расчете этого давления вы должны предположить, что насос (ы) выключен, а температура жидкости самая высокая. Точка заполнения обычно используется потому, что расширительный бак расположен в точке заполнения и имеет примерно одинаковое давление.Если расширительный бак расположен вдали от точки наполнения, вы можете использовать разницу высот между точками наполнения, чтобы найти минимальное давление в расширительном баке.
Например, предположим, что температура наполняемой воды составляет 75 F, и вода входит в систему на высоте 10 футов над чистым полом, а самая высокая точка в системе находится на высоте 160 футов над чистым полом. Это приведет к перепаду высот в 150 футов или 65,0 фунтов на кв. Дюйм.Таким образом, давление заполнения должно составлять 75 фунтов на квадратный дюйм. Этот пример проиллюстрирован на первом следующем рисунке.
(2) Ограничение чистого положительного напора на всасывании: Затем вы должны также проверить чистый положительный напор на всасывании, необходимый для насосов горячей воды. Низкое давление или давление наполнения должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить требуемый чистый положительный напор на всасывании.
Например, предположим, что температура наполняемой воды составляет 75 F, и вода поступает в систему на высоте 10 футов над чистым полом, а самая высокая точка в системе находится всего на 30 футах над чистым полом.Это приведет к перепаду высот всего в 20 футов или 8,6 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, в соответствии с предыдущим ограничением минимальное давление будет всего 18,6 фунта на квадратный дюйм. Однако, если гидравлический насос горячей воды расположен на 10 футов выше точки наполнения, то давление на всасывании водяного насоса горячей воды будет только 14,3 фунта на квадратный дюйм. Если для насоса требуется чистый положительный напор на всасывании 20 фунтов на кв. Дюйм, то давление заполнения, определенное из ограничения по высоте, не будет соответствовать ограничению чистого положительного напора на всасывании.Таким образом, давление наполнения должно быть увеличено, чтобы соответствовать ограничению чистой положительной высоты всасывания. Этот пример проиллюстрирован на втором следующем рисунке.
Рис. 6. Минимальное давление / давление наполнения определено таким образом, чтобы удовлетворять требованию 10 фунтов на кв. Дюйм в наивысшей точке, как показано зеленым цветом. Затем определяются давления на более низких отметках путем преобразования футового напора в фунты на кв. Дюйм. Это приводит к давлению наполнения 75 фунтов на квадратный дюйм и давлению всасывания в водяном насосе горячей воды 70.7 фунтов на кв. Дюйм. Вам также следует дважды проверить, что чистый положительный напор всасывания, необходимый для водяного насоса горячей воды, соблюден, но в этом примере давление всасывания очень высокое и должно быть легко достигнуто. Насос выключен при определении минимального давления. Рис. 7. На этом примере зеленым цветом показано минимальное давление в точке заполнения, основанное на 10 фунтах на кв. Дюйм в наивысшей точке. Красный цвет показывает давление в точке наполнения, основанное на минимальном давлении 20 фунтов на кв. Дюйм на всасывании водяного насоса горячей воды.Как видите, красный цвет соответствует более высокому минимальному давлению в точке заполнения и, следовательно, более высокому минимальному давлению в расширительном баке. Таким образом, для вашего уравнения вы должны использовать более высокое минимальное значение давления, основанное на NPSHR. Насос выключен при определении минимального давления. (3) Ограничение давления пара: Последнее ограничение обычно является самым строгим ограничением для гидравлических систем горячего водоснабжения из-за высоких температур.В этом ограничении давление во всей системе должно оставаться выше, чем давление пара жидкости, чтобы предотвратить испарение. Если требуется давление выше имеющегося в здании, то закрытая система нагнетается с помощью нагнетательного насоса. Этот насос отличается от водяного насоса для горячей воды, который только обеспечивает циркуляцию жидкости в системе. Нагнетательный насос перекачивает систему подпиточной воды в замкнутую гидравлическую систему горячего водоснабжения с желаемым давлением для достижения всех трех ограничений.
Чтобы найти давление, необходимое для соответствия ограничению по давлению пара, вы можете смоделировать давления во всей закрытой системе в соответствии с этими двумя сценариями: Сценарий A: Насос выключен, Максимальная температура и Сценарий B: Насос включен, Максимальная температура.
Рисунок 8: Сценарий A: насос выключен, максимальная температура 250 ° F. На этом рисунке показана полностью замкнутая гидравлическая система горячего водоснабжения (250 ° F).В самой высокой точке самое низкое давление горячей воды будет 30 фунтов на квадратный дюйм, что выше давления пара 29,8 фунтов на квадратный дюйм. В результате в расширительном баке создается давление 87 фунтов на квадратный дюйм. Давление показано в абсолютном и манометрическом значениях для удобства сравнения с давлением пара. Если вы будете следить за преобразованиями напора стопы в фунты на квадратный дюйм, вы также заметите, что преобразование больше не составляет 1 фунт на квадратный дюйм в 2,31 фут напора. Это связано с тем, что плотность воды теперь меньше, поэтому требуется более высокий столб воды, чтобы обеспечить такое же давление, как и раньше.При этой температуре преобразование составляет 1 фунт на квадратный дюйм до 2,44 фута напора. На следующем рисунке моделируется Сценарий B: Насос включен, максимальная температура 250 F. Когда насос включен, давление в расширительном баке останется прежним, и все остальные давления будут экстраполированы с этой точки. Предполагается, что насос обеспечивает давление 20 фунтов на квадратный дюйм.
Рисунок 9: Сценарий B: Насос включен, максимальная температура 250 ° F.На этом рисунке показана та же система, что и на предыдущем рисунке, за исключением того, что насос включен. Поскольку насос работает, возникают потери на трение между расширительным баком и всасывающим патрубком насоса. В результате на всасывании насоса создается давление 75 фунтов на квадратный дюйм. Насос обеспечивает давление 20 фунтов на квадратный дюйм, поэтому давление нагнетания будет 95 фунтов на квадратный дюйм. Давление в верхней части системы выше при включенном насосе, потому что насос обеспечивает дополнительное давление, таким образом, давление в верхней части системы составляет 32 фунта на квадратный дюйм.Перепад между верхом системы и расширительным баком больше, потому что будут дополнительные потери из-за трения, так как жидкость движется. На следующем рисунке представлены три критерия определения минимального давления для другого сценария. На этом рисунке максимальная температура составляет 250 ° F, что соответствует давлению пара около 30 фунтов на квадратный дюйм (15,3 фунтов на кв. Дюйм). Наивысшая точка системы находится на высоте 30 футов над чистым полом, и в этой точке требуется 10 фунтов на кв. Дюйм, чтобы соответствовать критериям высоты.Требуемый чистый положительный напор на всасывании насоса составляет 20 фунтов на квадратный дюйм.
Рисунок 10: На этом рисунке показано минимальное давление для всех трех ограничений. Минимальное давление для достижения 10 фунтов на кв. Дюйм в наивысшей точке показано зеленым. Минимальное давление для достижения 20 фунтов на кв. Дюйм изб. (NPSHR) на всасывании насоса горячей воды показано красным. Минимальное давление для достижения давления пара 30 фунтов на кв. Дюйм (15,3 фунта на кв. Дюйм) в наивысшей точке показано пурпурным цветом.Минимальное давление, которое следует использовать в калькуляторе, составляет 25,5 фунтов на квадратный дюйм (красный) на расширительном баке. Это максимальное минимальное давление. 5.3.2 ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ
Значение высокого давления — это самое высокое давление, которое может возникнуть в расширительном баке, при котором не происходит сбоев предохранительных клапанов или оборудования из-за высокого давления. Сценарий, который вы должны проверить, заключается в том, что насос включен, а горячая вода имеет самую высокую температуру.
Рис. 11: Высокое давление в расширительном баке определяется путем моделирования максимального давления на предохранительных клапанах и оборудовании и нахождения максимального значения давления, при котором давление на всем оборудовании и предохранительных клапанах находится в пределах допустимых значений. На этом рисунке показано максимальное давление 125 фунтов на кв. Дюйм в генераторе горячей воды при включенном насосе. Это приводит к максимальному давлению в расширительном баке 130 фунтов на квадратный дюйм.Рабочая температура этой системы составляет 140 F. Вы всегда должны запускать сценарии с включенным и выключенным насосом, потому что оборудование должно соответствовать требованиям к давлению, независимо от того, включен насос или нет. Например, если вы запускаете сценарий с максимальным давлением в точке заполнения системы, равным 125 фунтов на кв. Дюйм, что является типичным максимальным давлением для трубопроводной арматуры, и насос выключен, тогда пределы давления соблюдены для всего оборудования. .Однако, как только насос будет включен, вы превысите требование 125 фунтов на кв. Дюйм для генератора горячей воды. Это показано на следующих двух рисунках.
Вы всегда должны запускать сценарии с включенным и выключенным насосом, потому что оборудование должно соответствовать требованиям к давлению, независимо от того, включен насос или нет. Например, в предыдущем сценарии воздушный сепаратор будет подвергаться давлению 135 фунтов на квадратный дюйм. Этот факт не был бы обнаружен, если бы предполагалось, что насос выключен при испытании на высокое давление в генераторе горячей воды.Поскольку воздушный сепаратор находится на той же высоте, воздухоотделитель будет находиться под тем же давлением, что и генератор горячей воды, когда насос выключен.
5,4 ЛИНЕЙНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ
Для ваших расчетов можно использовать следующий линейный тепловой коэффициент расширения. Однако более точных значений можно получить, используя данные, предоставленные производителями трубопроводов.
Если у вас несколько типов труб, следует использовать более низкий коэффициент теплового расширения.Это приведет к увеличению расширительного бачка. Если у вас более высокий коэффициент теплового расширения, вы воспользуетесь преимуществом увеличения объема системы, которое происходит при расширении трубопровода. Когда жидкость нагревается, она расширяется, но труба также расширяется, чтобы вместить часть увеличившегося объема жидкости. Таким образом, выбор материала трубы, который меньше всего расширяется, даст наиболее консервативный результат.
Определение размеров, ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание расширительного бака
Определение размера расширительного бака
Тщательный расчет размера расширительного бака имеет решающее значение для правильного функционирования системы.
Коэффициент расширения
]]>
Рассчитайте коэффициент расширения для вашей системы, рассчитав разницу между температурой воды в холодной системе (нагрев выключен) и максимальной рабочей температурой.° C Коэффициент 0 0,00013 10 0,00025 20 0,00174 30 0.00426 40 0,00782 50 0,01207 60 0,0145 65 0,01704 70 0,0198 75 0,02269 80 0,0258 85 0,02899 90 0,0324 95 0.0396 100 0,04343 Система отопления
Формула определения размера расширительного бака следующая (на основе закона Бойлса):
]]>
]]>Vf = e x C = Ву 1 — (Pi / Pf) 1 — Pi / Pf Ву = Общий полезный объем бака = Vi-Vf Vi = Начальный том Vf = Окончательный том e = Коэффициент расширения Пи = Начальное давление наддува (абсолютное) резервуара.
Это давление не должно быть ниже гидростатического давления в точке, где бак подключен к системе.Pf = Максимальное рабочее давление (абсолютное) предохранительного (предохранительного) клапана
с учетом разницы уровней между резервуаром и предохранительным клапаном.С = Общая емкость системы по воде в литрах:
бойлер, трубопроводы, радиаторы и т. Д.
(в общем случае C составляет от 4 до 8 литров на каждый кВт мощности котла)Примечание: Расчеты должны выполняться в абсолютном давлении
e.грамм. 100 кПа = 200 кПа абсолютное.В стандартных системах отопления:
e = 0,04318 (Tmax = 99 ° C, Tmin = 10 ° C, Δt = 89 ° C, C = 0,035) Система охлаждения
Формула определения размера емкости выглядит следующим образом (на основе закона Бойлса):
]]>Vf = e x C 1 — (Pi / Pf) В стандартных системах охлаждения:
]]>e = 0.011 (Tmax = 50ºC, T min = 4ºC) Пи = Максимальное давление в установке, соответствующее максимально достижимой температуре
, равной температуре окружающей среды,
, которое рекомендуется установить на уровне 50ºCPf = Конечное рабочее давление, достигнутое при минимальной температуре
, используя 4ºCПример К = 500 литров Пи = 150 кПа (250 кПа абс.) Pf = 400 кПа (500 кПа абс.) В = 0.04318 x 500 = 43,2 литра 1 – (250/500) Выбрать бак ближайшего размера 50 литров
Расчет давления предварительной зарядки расширительного бака
Воспользуйтесь приведенным ниже расчетом, чтобы правильно определить давление предварительной зарядки расширительного бака:
]]>Пи = [Hm x 10] + 20 кПа где: Pi = Начальное давление наддува (абсолютное) резервуара Hm = Высота системы (в метрах) над местом расположения расширительного бачка Установка
]]>- Расширительный бак должен быть установлен на стороне всасывания системного насоса и предпочтительно в самой холодной части системы e.грамм. по возвращении в котел.
- Убедитесь, что температура воды, поступающей в резервуар, ниже 70ºC, чтобы предотвратить преждевременное повреждение диафрагмы. Если температура воды выше 70ºC, необходимо установить промежуточный бак между расширительным баком и системой.
- Расширительный бак должен быть оборудован запираемым сервисным клапаном и точкой слива. Это необходимо для обеспечения надлежащего обслуживания резервуара в будущем.
- Расширительный бак должен быть установлен с предохранительным клапаном между баком и запираемым рабочим клапаном, чтобы защитить бак от ситуаций избыточного давления.
- Номинальное значение предохранительного клапана не должно превышать безопасное рабочее давление расширительного бака.
Ввод в эксплуатацию
Для ввода в эксплуатацию расширительного бака выполните следующие 4 этапа:
- Отключить
- Изолируйте расширительный бак от системы с помощью запираемого рабочего клапана. Это очень важно для получения точных показаний давления.
- Отключите от системы и слейте воду из бака.
- Тест
- Рассчитайте правильное давление предварительной зарядки расширительного бачка.
- Проверить давление предварительной зарядки в расширительном баке через клапан Шредера.
- Заряд
- Заправьте расширительный бак до нужного давления (см. Примечание по расчету давления предварительной зарядки) через клапан Шредера, используя воздушный компрессор или баллон с азотом.
- Еще раз проверьте заправку бака, чтобы убедиться, что предварительное давление сохраняется. При обнаружении утечки потребуется замена клапана Шредера или расширительного бачка.
- Переподключить
- Подсоедините расширительный бачок к системе.
- Подайте давление в системе и проверьте на предмет утечек.
Техническое обслуживание
Для обслуживания расширительного бачка выполните следующие 5 шагов:
- Проверить
- Проведите визуальную проверку расширительного бачка, чтобы убедиться в отсутствии явных повреждений или коррозии.
- Чтобы проверить целостность диафрагмы, нажмите
на клапан Шредера.Если вода выходит из клапана, значит, диафрагма разорвана, и расширительный бачок требует замены. - Отключить
- Изолируйте расширительный бак от системы с помощью запираемого рабочего клапана. Это очень важно для получения точных показаний давления.
- Отключите от системы и слейте воду из бака.
- Тест
- Подсчитайте правильный расширительный бак
(см. Примечание по расчету давления предварительной зарядки) - Проверить давление предварительной зарядки в расширительном баке через клапан Шредера.
- Заряд
- Заправьте расширительный бак до правильного давления предварительной зарядки через клапан Шредера, используя воздушный компрессор или баллон с азотом.
- Еще раз проверьте заправку бака, чтобы убедиться в сохранении давления. При обнаружении утечки потребуется замена клапана Шредера или расширительного бачка.
- Переподключить
- Подсоедините расширительный бачок к системе.
- Подайте давление в системе и проверьте на предмет утечек.
Тепловые расширительные баки: Часть 2 — Размер
Как подобрать тепловые расширительные баки для систем горячего водоснабжения
В первой части этой серии мы рассмотрели, где необходимы расширительные баки.Когда определено, что резервуар должен быть включен в водопроводную систему, следующей задачей является определение правильного размера для резервуара. Обращение к таблицам размеров в каталоге производителя расширительного бака — самый простой, хотя и не лучший метод определения размеров баков теплового расширения. В таблицах размеров, предоставленных производителями, указаны номер модели и размер бака в зависимости от объема водонагревателя и давления в системе. Эти таблицы, однако, основаны на трех важных предположениях, о которых нужно знать дизайнерам.
Первый , для большинства производителей таблицы основаны на максимально допустимом линейном давлении 150 фунтов на квадратный дюйм. Это максимально допустимое рабочее давление большинства водонагревателей и расширительных баков. Это также настройка предохранительного клапана водонагревателя. Другими словами, резервуар теплового расширения, если он выбран по таблицам, может выдержать тепловое расширение до давления в системе 150 фунтов на квадратный дюйм, которое является точкой сброса для предохранительного клапана водонагревателя. Помните, что цель расширительного бака — избежать сброса давления через предохранительный клапан.Лучшей альтернативой является расчет расширительного бака для максимального допустимого давления 135 фунтов на квадратный дюйм, что на 10% ниже уставки предохранительного клапана.
Второй , таблицы изготовителя основаны на давлении предварительной зарядки бака 40 фунтов на квадратный дюйм. Предварительная зарядка — это давление воздуха на воздушной стороне камеры баллона. Эта настройка, кстати, не основана на инженерных принципах, а является ограничением Министерства транспорта на транспортировку цистерн. Чтобы уменьшить размер расширительного бака, давление воздуха предварительной зарядки должно быть установлено равным линейному давлению системы, а не давлению предварительной зарядки резервуара 40 фунтов на квадратный дюйм, которое установлено на заводе.(Примечание: если размер расширительных баков рассчитан инженером на основе давления воздуха предварительной зарядки, равного давлению в линии, то в чертежах и спецификациях трубопроводов подрядчик должен указывать необходимость заправки расширительного бака давлением воздуха, равным давлению в линии.) Таблица основана на давлении предварительной зарядки бака 40 фунтов на квадратный дюйм, они не позволяют точно определить размер расширительного бака, когда давление предварительной зарядки равно давлению в трубопроводе.
Третий , таблицы размеров большинства производителей основаны на повышении температуры хранимой воды на 40 0 F.Задумайтесь об этом на мгновение. Размер водонагревателя обычно рассчитывается исходя из перепада температур 100 0 F. Например, часто мы предполагаем, что холодная вода поступает в водонагреватель при температуре 40 0 F и нагревается и хранится при 140 0 F. Если мы проектируем водонагреватель для повышения температуры воды на 100 0 F, консервативный подход состоит в том, чтобы подобрать размер расширительного бака с учетом количества воды, увеличивающейся в результате того же повышения температуры.Это, конечно, наихудший сценарий (полное опорожнение бака и заполнение холодной водой 40 0 F). Расчет расширительного бака, основанный только на повышении температуры на 40 0 F, менее чем консервативен.
Чтобы спроектировать расширительный бак для максимально допустимого давления менее 150 фунтов на квадратный дюйм, давления воздуха предварительной зарядки, отличного от 40 фунтов на квадратный дюйм, и перепада температур более 40 0 F, мы не можем обращаться к таблицам производителя. Кроме того, в больших системах размеры резервуаров для хранения часто превышают значения, указанные в таблицах.Так что же нам делать? Мы должны рассчитать надлежащий размер расширительного бака, используя инженерные уравнения . Вот упрощенный метод определения размеров расширительных баков. Более подробный метод представлен в Руководстве по проектированию ASPE, том 4.
Для выбора расширительного бака необходимо определить общую вместимость бака и приемочный объем. Общая емкость бака — это объем бака. Приемный объем — это количество воды, которое резервуар будет принимать при давлении воздуха на воздушной стороне диафрагмы.
Сначала определите объем расширения воды в вашей системе. Это объем воды, который должен будет вместить расширительный бак, который также называется «приемным объемом». Объем расширенной воды зависит от удельного объема воды при входящей температуре и температуре нагрева, а также от объема хранимой воды.
(1) В ACC = В T x (VS 2 / VS 1 — 1)
где,
В ACC = Допустимый объем (галлоны)
против 2 = удельный объем воды при температуре нагрева, (фут 3 / фунт)
против 1 = удельный объем воды при температуре на входе, (фут 3 / фунт)
V T = Объем накопительного бака водонагревателя (галлонов)
Удельный объем насыщенной воды при различных температурах можно найти в таблицах термодинамических свойств или в удобной таблице в ASPE Data Book, том 2, таблица 6-5 «Термические свойства воды».Вот хорошее число, которое следует запомнить. Вода, нагретая с 40 0 F до 140 0 F, расширится на 1,7%. Например, предположим, что у нас есть водонагреватель на 120 галлонов, и вода нагревается с 40 0 F до 140 0 F.
В ACC = 120 (0,01629 / 0,01602 — 1) = 120 (0,017) = 2,0 галлона
Это количество воды, которое расширительный бак должен принять для предотвращения скачков давления в системе. Я знаю, что это упрощенный подход.Я проигнорировал расширение бака нагревателя и трубопровода горячей воды. По моему опыту, влияние этих факторов невелико и мало влияет на окончательный выбор танка.
Имейте в виду, что, когда мы завершаем расчеты, мы выбираем расширительные баки, которые прибывают с довольно большими приращениями размера. Вот почему включение факторов, которые не оказывают существенного влияния на общую величину необходимого теплового расширения, можно смело исключить из расчетов. Если вы хотите быть более точными, уравнения, приведенные в Руководстве по проектированию ASPE, включают расширение материала трубы.
Кстати, я тоже не утруждаюсь поправкой на высоту. Обычно нам не нужна такая точность. Кроме того, поскольку в расчетах мы предполагаем 100-градусный перепад температуры воды, у нас есть некоторый встроенный консерватизм.
Последний шаг — определение общей емкости расширительного бачка. Уравнение для общей емкости расширительного бака выводится из закона Бойля. Когда давление предварительной зарядки сравняется с давлением в трубопроводе, используйте уравнение (2) ниже.
(2) В ET = В ACC / (1-P 1 / P 2 )
где,
P 1 = Статическое давление в водяной линии, (psia)
P 2 = Максимальное требуемое давление в баллоне, (psia)
В ACC = Допустимый объем, (галлоны)
V ET = Общий объем расширительного бачка, (галлонов)
( Обратите внимание, что это абсолютное давление (фунт / кв. Дюйм).Добавьте 14,7 к манометрическому давлению, чтобы преобразовать его в абсолютное давление. Также обратите внимание, что это уравнение предполагает, что предварительное давление воздуха равно давлению в трубопроводе. Это уравнение не следует использовать, если давление предварительной зарядки не равно давлению в трубопроводе.)
Если расширительный бак имеет допустимое рабочее давление 150 фунтов на квадратный дюйм, я использую 149,7 фунтов на квадратный дюйм (135 + 14,7 = 149,7) для P 2 , что на 10% ниже уставки предохранительного клапана. Используя приведенный выше пример, предположим, что фактическое давление в трубопроводе и давление предварительной зарядки составляет 80 фунтов на квадратный дюйм.
В ET = 2,0 / (1 — 94,7 / 149,7) = 5,44 галлона
Учитывая расчетную общую емкость резервуара 5,44 галлона и приемочную емкость 2 галлона, проконсультируйтесь с данными производителя и выберите резервуар, который соответствует вашему конкретному применению.
Если давление предварительной зарядки не равно давлению в трубопроводе, уравнение (2) использовать нельзя. Соответствующее уравнение для давления предварительной зарядки, которое не равно давлению в трубопроводе, — это уравнение 3 ниже.
(3) В ET = В ACC / [(P 1 / P 2 ) — (P 1 / P 3 )]
где,
P 1 = Давление предварительной зарядки, (psia)
P 2 = Статическое давление в водяной линии, (psia)
P 3 = Максимальное требуемое давление в баллоне, (psia)
В ACC = Допустимый объем, (галлоны)
V ET = Общий объем расширительного бачка, (галлонов)
Для предыдущего примера, если расширительный бак имеет заводскую предварительную заправку 40 фунтов на кв. Дюйм, и давление в линии не повышено до 80 фунтов на кв. Дюйм, то требуемая общая емкость расширительного бака увеличивается с 5.От 4 галлонов до 9,4 галлона.
Некоторые производители теперь также размещают на своих веб-сайтах калькуляторы размеров, основанные на этих инженерных уравнениях. Щелкните здесь, чтобы увидеть пример.
Описанный выше метод определения размеров предназначен для баков теплового расширения, установленных в системе горячего водоснабжения. Если вы подбираете размеры баков для системы подкачивающего насоса, процедура будет другой.
Для предложений относительно будущих публикаций в блогах, сделайте предложение.
Расширительные и компрессионные резервуары в гидравлических системах (часть 4): приемочный объем
Допустимый объем должен быть одним из значений, указанных в спецификации бака гидронной системы.В последних двух (Часть 2 и Часть 3) R. L. Deppmann Monday Morning Minutes мы обратились к давлениям, требуемым в знаменателе формулы резервуара. Сегодня мы исследуем температуры и тип жидкости, которые необходимы для программ выбора для определения приемочного объема резервуара.
Мы подробно изучаем этот вопрос в этой статье Р. Л. Деппманна в понедельник утром, но также предлагаем более короткую видеоверсию от одного из наших инженеров по продажам Марка Файна.
Что такое приемочный объем?
Числитель приведенной выше формулы называется приемочным объемом.В формуле (E w — E p ) * V s, (E w — E p ) — это расширение жидкости за вычетом расширения трубы и V s . объем системы в галлонах. Это объем, необходимый для нагрева жидкости без учета давления.
Когда проектировались исходные гидравлические системы с гравитационным потоком, был открытый расширительный бак, обычно расположенный на чердаке. При срабатывании котла вода расширяется и уровень в баке повышается.Начальное давление было атмосферным, как и конечное давление, поскольку резервуар был открыт. Таким образом, объем резервуара равнялся приемному объему. Когда вода в системе нагревается, она расширяется в открытый расширительный бак. Бак должен иметь достаточный объем, чтобы выдержать повышение температуры от начальной до максимальной температуры системы.
Сегодня редко используют открытый расширительный бачок. Теперь мы используем компрессионные или расширительные баки, которые могут справиться с приемным объемом, сохраняя давление между давлением наполнения и максимальным давлением.
Что такое температура заполнения и максимальная температура?В программе выбора резервуара B&G ESP Systemwize требуются два ввода: температура заполнения и максимальная температура. Мы ищем расширение жидкости в системе с момента ее заполнения до максимальной температуры в системе.
Температура заполнения обычно устанавливается по умолчанию на 40 ° F в нашем районе здесь, на севере. При проектировании предполагается, что мы не знаем, будет ли он заполнен зимой или летом, поэтому по умолчанию выбираем наименьшее число.Вы можете изменить ее в соответствии с температурой воды в вашем районе. Это число НЕ является температурой обратной системы. Это температура заполнения от муниципалитета или колодца.
Максимальная используемая температура будет варьироваться в зависимости от вашего уровня комфорта при работе системы. По книжке это средняя температура всего системного объема. Например, предположим, что система представляет собой систему отопления с расчетной температурой подачи 180 ° F и температурой возврата 140 ° F. Это пример, который мы используем в викторине, часть 1.Мы можем предположить, что в разгар зимы половина воды в системе или водоснабжения имеет температуру 180 ° F, а другая половина или возврат — 140 ° F. Средняя максимальная температура составляет 160 ° F.
Что происходит весной и осенью, когда системе не требуется столько тепла? Если мы предположим, что есть расписание сброса, то средняя температура будет ниже, поэтому максимальная останется 160 ° F. Но, если нет графика сброса или он не работает должным образом, тогда, когда мы отправляем жидкость на 180 ° F весной или осенью, температура возврата будет намного выше 160 ° F.В целях безопасности мы можем использовать максимальную температуру 180 ° F, что приведет к большему запасу прочности при выборе.
Зачем нам нужен тип жидкости для выбора размера расширительного бака?Расширение воды от одной температуры к другой отличается от гликолей или других жидкостей. Расширение рассчитано для вас в программе B&G Systemwize. Этот расчет не является загадкой.
E F = [((удельный объем при горячей температуре) / (удельный объем при холодной температуре).)) — 1]
Расчет необходимого приемочного объема резервуара составляет (E f — E p ) * объем системы. Давайте рассмотрим пример и предположим, что система содержит 50% этиленгликоля, но вы не меняли значение по умолчанию с воды. Предположим, у вас есть закрытая система водяного отопления с максимальной температурой 180 ° F и ΔT 40 ° F со сбросом. Предположим, что объем системы составляет 1400 галлонов. Предположим также, что начальное давление составляет 12 фунтов на квадратный дюйм, а максимальное давление в системе — 27 фунтов на квадратный дюйм.Что происходит с приемочным объемом?
Допустимый объем воды составляет 29,29 галлона, а допустимый объем гликоля — 52,64 галлона. Вы услышите об этой ошибке, так как предохранительный клапан начнет пропускать воду при средней температуре 115 ° F в результате использования неверных свойств жидкости.
Теперь, когда вы знаете, как определить приемочный объем, в следующей статье Р. Л. Деппманна «Понедельник, утро» будут рассмотрены компрессионные баки «старого образца» и системы контроля воздуха.
Ознакомьтесь с остальными баками расширения и сжатия в гидравлических системах. Серия:
Заявление об ограничении ответственности: R. L. Deppmann и его аффилированные лица не несут ответственности за проблемы, вызванные использованием информации на этой странице. Хотя эта информация исходит из многолетнего опыта и может быть ценным инструментом, она может не принимать во внимание особые обстоятельства в вашей системе, и поэтому мы не можем нести ответственность за действия, вытекающие из этой информации.Если у Вас возникнут вопросы, обращайтесь к нам.
Solar Thermal 101: Расчет размера расширительного бака
Это седьмой пост в серии сообщений, написанных соучредителем Free Hot Water и старшим инженером-механиком Галом Мойалом. Мы будем публиковать эту серию каждую среду, поэтому, пожалуйста, назначьте дату. Некоторая информация может быть очень технической, но если у вас есть какие-либо вопросы, свяжитесь с нами.Мы искренне хотим помочь. Если вы хотите получить больше практического опыта, изучите наши сертифицированные учебные курсы Free Hot Water. –Солнечный Фред.
Расчет размера расширительного бака [V et ]
В течение всего срока службы солнечная система горячего водоснабжения с замкнутым контуром будет подвергаться значительным перепадам температуры. Чтобы система не превышала допустимый проектировщиком диапазон давлений, необходимо «запарковать» расширение объема жидкости.
Для расчета размера расширительного бачка необходимо произвести следующие расчеты:
Нажмите, чтобы увеличить
Объем потенциального расширения системы:
VA = 1,1 (Vc + Vp) ά + Vc
Vά — Расширение коллектора на «стоянку»
Vc — Общий объем коллектора
Вп — Объем коллектора, кроме коллектора
ά — Коэффициент расширения (вода — 0,045 гликоль — 0,07)
Статическое давление в месте расположения предохранительного клапана:
P i = H (0.